Contenu
- La densité de l'huile et de l'eau
- Le ballon d'hélium est une application de la densité dans la vie réelle
- Les différences de densité entraînent les courants d'air et océanique
- Exemples de densité en laboratoire
Dans la pratique courante, le mot "densité" désigne généralement l'état de densité, comme dans "le trafic est dense" ou "cette personne est trop dense pour vous comprendre". La définition de la densité (D) en science est beaucoup plus spécifique. C'est la quantité de masse (m) qui occupe un volume spécifique (v). Mathématiquement, D = m / v. La densité s'applique aux matières solides, liquides et gazeuses et, ce qui n’est pas surprenant, les solides sont plus denses que les liquides (généralement) et les liquides plus denses que les gaz.
Au niveau microscopique, la densité est une mesure de la densité des atomes constituant une substance donnée. Si deux objets occupent le même volume, le plus dense est plus lourd car plusieurs atomes sont regroupés dans le même espace. La densité est influencée par la température et la pression ambiante, bien que ces dépendances soient plus prononcées à l'état gazeux. Les différences de densité dirigent le monde; la vie ne serait pas la même sans eux.
La densité de l'huile et de l'eau
L'eau a une densité de 1 kilogramme par mètre cube. Si cela ressemble à une coïncidence, ce n'est pas. Les unités de masse métriques sont basées sur la densité de l'eau. La plupart des huiles sont moins denses que l'eau et c'est pourquoi elles flottent. Lorsque vous mélangez deux liquides ou gaz, le liquide le plus dense tombe au fond du récipient, tant qu'il ne se dissout pas et ne forme pas de solution. La raison en est simple. La gravité exerce une force plus forte sur un matériau dense. Le fait que le pétrole ne se dissolve pas dans l'eau et qu'il flotte flotte rend le nettoyage possible après un grand déversement de pétrole. Les travailleurs récupèrent généralement l'huile en l'écumant de la surface de l'eau.
Le ballon d'hélium est une application de la densité dans la vie réelle
Gonflez un ballon avec de l'air provenant de vos poumons et le ballon s'assiéra sur une table ou une chaise jusqu'à ce que quelqu'un le jette dans les airs. Même dans ce cas, il peut flotter sur les courants d’air pendant un certain temps, mais il finira par tomber au sol. Remplissez-le avec le même volume d'hélium, cependant, et vous devez attacher une ficelle dessus pour l'empêcher de flotter. C'est parce que, comparées aux molécules d'oxygène et d'azote dans l'air, les molécules d'hélium sont très légères. En fait, l'hélium est environ 10 fois moins dense que l'air. Le ballon s'éloignerait encore plus rapidement si vous le remplissiez d'hydrogène, ce qui est 100 fois moins dense que l'air, mais le gaz hydrogène est extrêmement inflammable. C'est pourquoi ils ne l'utilisent pas pour remplir des ballons lors de carnavals.
Les différences de densité entraînent les courants d'air et océanique
Ajoutez de la chaleur à l'air et les molécules volent avec plus d'énergie, créant ainsi plus d'espace entre elles. En d'autres termes, l'air devient moins dense, il a donc tendance à monter. Cependant, la température dans la troposphère devient plus froide avec l'altitude, il y a donc plus d'air froid à haute altitude et il a tendance à tomber. Le mouvement constant de l'air froid qui tombe et de l'air chaud qui se crée crée des courants d'air et des vents qui conditionnent le temps sur la planète.
Les variations de température dans les océans créent également des différences de densité qui entraînent les courants, mais les variations de salinité sont tout aussi importantes. L'eau de mer n'est pas uniformément saline, et plus elle contient de sel, plus elle est dense. Les variations de température et de salinité créent des différences de densité qui entraînent des courants de Foucault locaux ainsi que des rivières sous-marines profondes qui créent des habitats pour les créatures marines et affectent le climat de la planète.
Exemples de densité en laboratoire
Les chercheurs de laboratoire dépendent des différences de densité pour séparer les substances à l'état liquide ou solide. Ils le font avec une centrifugeuse, un appareil qui fait tourner un mélange si rapidement qu'il crée une force plusieurs fois supérieure à celle de la gravité. Dans la centrifugeuse, les composants les plus denses d'un mélange subissent la plus grande force et migrent vers l'extérieur du récipient, d'où ils peuvent être récupérés.
La densité peut également être utilisée pour identifier des matériaux fabriqués à partir de composés inconnus. La procédure consiste à peser les matériaux et à mesurer le volume qu’ils occupent, par déplacement d’eau ou par un autre moyen. Vous trouvez ensuite la densité du matériau à l’aide de l’équation D = m / v et vous la comparez aux densités connues des composés courants répertoriés dans les tableaux de référence.